KR20140042851A - Rechargeable electric battery - Google Patents

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KR20140042851A
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마틴 미쉘릿슈
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아베엘 리스트 게엠베하
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Abstract

본 발명은 재충전 가능한 전지(1), 특히 적층 방향(y)으로 함께 일렬로 전지 셀(5)의 적어도 2 개의 적층체(3, 4)를 포함하는 바람직하게는 전기 차량용의 고전압 전지에 관한 것으로서, 상기 적층체(3, 4)는 하우징(12) 내에서 상호 인접하여 배치되고, 냉각 공기는 하우징(12) 내에서 적층 방향에 대해 수직으로 배치되는 냉각 공기 덕트(26, 27)를 통해 유동할 수 있고, 냉각 공기 덕트(26, 27)는 전지의 냉각을 위한 폐쇄형 냉각 공기 회로(28)의 일부이고, 냉각 공기 회로(28)는 바람직하게 적어도 하나의 냉각 공기 팬(29) 및 적어도 하나의 열교환기(30)를 갖는다. 전지(1)의 우수한 냉각이 가능하도록, 적어도 하나의 전지 셀(5)은 플라스틱 셀 케이싱(14)에 의해 포위되고, 플라스틱 셀 케이싱(14)은 바람직하게는 대략 셀 중간 평면(15)의 영역 내에서 전지 셀(5)의 좁은 측면(5a)을 따라 둘레 방향으로 배치되는 돌출하는 실링 시임(16)을 갖고, 적층체(3, 4)의 인접하는 전지 셀(5)의 실링 시임(16) 사이에 공간(17)이 제공된다.The present invention relates to a rechargeable battery 1, in particular to a high voltage battery for an electric vehicle comprising at least two stacks 3, 4 of battery cells 5 together in a stacking direction y. The laminates 3, 4 are arranged adjacent to each other in the housing 12, and the cooling air flows through the cooling air ducts 26, 27 arranged perpendicularly to the stacking direction in the housing 12. Wherein the cooling air ducts 26, 27 are part of a closed cooling air circuit 28 for cooling of the cell, wherein the cooling air circuit 28 is preferably at least one cooling air fan 29 and at least It has one heat exchanger 30. In order to enable good cooling of the battery 1, at least one battery cell 5 is surrounded by a plastic cell casing 14, and the plastic cell casing 14 is preferably approximately in the region of the cell intermediate plane 15. The sealing seam 16 of the battery cell 5 which adjoins the laminated body 3 and 4 has the sealing seam 16 which protrudes along the narrow side surface 5a of the battery cell 5 in the circumferential direction. There is provided a space 17 between them.

Description

재충전 가능한 전지{RECHARGEABLE ELECTRIC BATTERY}Rechargeable battery {RECHARGEABLE ELECTRIC BATTERY}

본 발명은 바람직하게 전기 차량용의 재충전 가능한 전지, 특히 고전압 전지에 관한 것으로서, 전지 셀의 적어도 2 개의 적층체는 적층 방향으로 일렬로 병치(side-by-side)되고, 적층체는 하우징 내에 병치되고, 냉각 공기는 적층 방향에 대해 횡단 방향으로 하우징 내에 배치되는 냉각 공기 체널을 통해 유동할 수 있고, 냉각 공기 체널은 전지를 냉각시키기 위한 폐쇄형 냉각 공기 회로의 일부이고, 바람직하게 냉각 공기 회로는 적어도 하나의 냉각 공기 팬 및 적어도 하나의 열교환기를 갖는다.The invention preferably relates to a rechargeable battery for an electric vehicle, in particular a high voltage battery, wherein at least two stacks of battery cells are side-by-side in the stacking direction, the stacks juxtaposed in a housing The cooling air can flow through the cooling air channel disposed in the housing in a direction transverse to the stacking direction, the cooling air channel being part of a closed cooling air circuit for cooling the cell, preferably the cooling air circuit is at least It has one cooling air fan and at least one heat exchanger.

특히 리튬 이온 전지 셀을 이용하는 고전압 전지는 극히 한정된 온도 범위 내에서만 작동될 수 있다. 본 고전압 전지는 통상적으로 폐쇄형 냉각 공기 회로에 의해 또는 개방형 냉각 공기 시스템에 의해 적절한 온도로 된다.In particular, high voltage batteries using lithium ion battery cells can only operate within a very limited temperature range. The high voltage cell is typically brought to a suitable temperature by a closed cooling air circuit or by an open cooling air system.

WO 2010/053689 A2는 하우징 및 병치되는 복수의 리튬 이온 셀을 구비하는 전지 배열체를 기술한다. 열 전도성, 전기 절연성 유체는 냉각의 목적을 위해 하우징을 통해 유동한다. 액체 냉각식 시스템은 고도의 냉각 성능을 가능하게 하지만, 이것은 많은 실링된 포인트를 가지므로 높은 누설의 위험을 내포한다. 냉각제의 누설은 전지의 내측 또는 외측에서 단락 회로를 초래할 수 있다.WO 2010/053689 A2 describes a battery arrangement having a housing and a plurality of lithium ion cells juxtaposed. Thermally conductive, electrically insulating fluid flows through the housing for cooling purposes. Liquid cooled systems allow for high cooling performance, but this has many sealed points and therefore poses a high risk of leakage. Leakage of the coolant can result in a short circuit inside or outside the cell.

WO 2010/067944 A1은 병치되는 전지 셀의 적층체를 구비하는 전지를 개시하고, 전지 셀은 냉각 공기에 의해 냉각된다. 공기 냉각식 전지는 통상적으로 개방형 냉각 공기 회로 내에서 냉각된다. 냉각 공기는 주위 영역으로부터 흡인되고, 전지 주위 및/또는 전지 내측의 냉각 공기 체널을 통해 안내되어, 전지로부터 열을 소산시킨다. 가열된 냉각 공기는 주위 영역으로 역으로 운반된다. 그러나, 온도 변화, 수분 변화, 공기 오염 등은 전지의 냉각 성능 및 내용연수에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.WO 2010/067944 A1 discloses a battery having a stack of battery cells juxtaposed, wherein the battery cells are cooled by cooling air. Air cooled cells are typically cooled in an open cooling air circuit. Cooling air is drawn from the surrounding area and guided around the cell and / or through the cooling air channel inside the cell, dissipating heat from the cell. The heated cooling air is conveyed back to the surrounding area. However, temperature changes, moisture changes, air pollution, and the like can negatively affect the cooling performance and useful life of the battery.

WO 2011/067490 A1 공보는 냉각 공기가 팬에 의해 폐쇄형 회로 내에서 전지 셀 상으로 안내되는 차량 전지용 냉각 장치를 설명한다. 다음에 냉각 공기는 전지의 전방면으로 운반되고, 열교환기에 의해 다시 냉각된다.WO 2011/067490 A1 describes a cooling device for a vehicle battery in which cooling air is guided onto a battery cell in a closed circuit by a fan. The cooling air is then carried to the front face of the cell and cooled again by a heat exchanger.

US 2010 236 846 A1 및 EP 2 133 952 A1 공보는 냉각 공기가 폐쇄형 회로 내에서 안내되는 차량 전지용 냉각 장치를 설명한다. 본 냉각 장치는 적어도 하나의 냉각 공기 팬 및 하나의 열교환기를 포함한다.The publications US 2010 236 846 A1 and EP 2 133 952 A1 describe a cooling device for a vehicle battery in which cooling air is guided in a closed circuit. The present cooling device comprises at least one cooling air fan and one heat exchanger.

본 발명의 목적은 주어진 단점을 방지하고, 환경적 영향으로부터 대체로 독립된 가능한 가장 간단한 방식으로 전지의 효율적 냉각을 제고하는 것이다.It is an object of the present invention to avoid given shortcomings and to improve the efficient cooling of the cell in the simplest possible way, largely independent of environmental influences.

본 발명에 따르면, 이것은 플라스틱 셀 케이싱에 의해 캡슐화된 적어도 하나의 전지 셀로서, 플라스틱 셀 케이싱은 전지 셀의 좁은 측면을 따라 연장하도록 배치되는, 바람직하게는 셀 중간 평면의 영역 내에서, 돌출하는 실링 시임을 갖고, 공간이 적층체의 인접하는 전지 셀의 각각의 시일 시임 사이에 한정되는, 전지 셀에 의해 달성된다. According to the invention, it is at least one battery cell encapsulated by a plastic cell casing, the plastic cell casing being arranged to extend along the narrow side of the battery cell, preferably in a region of the cell intermediate plane, protruding sealing With a seam, space is achieved by a battery cell, defined between each seal seam of adjacent battery cells of the laminate.

본 발명의 특히 콤팩트한 실시형태에서 냉각 공기 팬 및/또는 열교환기가 하우징 내에 배치되는 대책이 준비된다.In a particularly compact embodiment of the invention, a countermeasure is provided in which the cooling air fan and / or heat exchanger is arranged in the housing.

이 공간은 제 1 및/또는 제 2 냉각 공기 체널을 형성할 수 있다.This space may form the first and / or second cooling air channel.

이것에 관련하여, 적어도 하나의 제 1 냉각 공기 체널은 전지의 수직축의 방향으로 배치될 수 있고, 적어도 제 2 냉각 공기 체널은 수직축 및 적층 방향에 대해 직각으로 조성되는 전지의 횡단축의 방향으로 배치될 수 있다.In this regard, the at least one first cooling air channel can be arranged in the direction of the vertical axis of the cell, and the at least second cooling air channel is arranged in the direction of the transverse axis of the cell which is formed perpendicular to the vertical axis and the stacking direction. Can be.

폐쇄형 냉각 공기 회로는 온도 및 수분의 변동, 공기 오염 등과 같은 불리한 환경적 영향을 크게 받지 않고 전지를 냉각시킬 수 있다. 이것은 전지를 위한 일정한 최적의 작동 조건을 보장하고, 전지를 위한 장기간의 내용연수를 촉진한다.Closed cooling air circuits can cool cells without significant adverse environmental effects such as temperature and moisture fluctuations, air pollution, and the like. This ensures constant optimum operating conditions for the cell and promotes long service life for the cell.

공기는 제 1 냉각 공기 체널을 통해 2 개의 인접하는 적층체 사이의 영역을 통해 유동하여 영역을 냉각시킨다. 냉각 공기류를 안내하는 제 2 냉각 공기 체널은 전지의 상측면 상에 배치되고, 셀 단자 및/또는 전기적 셀 커넥터를 냉각시키는 작용을 한다. 후자는, 2 개의 인접하는 전지 셀을 전기적으로 연결하기 위한 하나의 U자형 프로파일 또는 Y자형 프로파일을 구비하는 적어도 하나의 셀 커넥터가 제 2 냉각 공기 체널 내로 돌출하는 경우에, 특히 양호하게 냉각될 수 있다. Air flows through the region between two adjacent stacks through the first cooling air channel to cool the region. A second cooling air channel for guiding the cooling air flow is disposed on the upper side of the battery and serves to cool the cell terminals and / or the electrical cell connectors. The latter can be particularly well cooled if at least one cell connector with one U-shaped or Y-shaped profile for electrically connecting two adjacent battery cells protrudes into the second cooling air channel. have.

제 1 적층체의 전지 셀의 적어도 하나의 실링 시임은 제 2 적층체의 2 개의 인접하는 전지 셀의 실링 시임에 의해 한정되는 공간 내로 돌출할 수 있다. 이 공간과 경계를 이루거나 이 공간 내로 돌출하는 시일 시임은 냉각 공기류를 위한 안내 표면을 생성한다. 이러한 방식으로, 한편으로 냉각 공기의 운반이 개선되고, 다른 한편으로 냉각 영역에 의해 접촉되는 표면이 확대된다. At least one sealing seam of the battery cells of the first laminate may protrude into a space defined by the sealing seams of two adjacent battery cells of the second laminate. The seal seam bordering or protruding into this space creates a guiding surface for the cooling air flow. In this way, the transport of cooling air on the one hand is improved, and on the other hand the surface contacted by the cooling zone is enlarged.

설명된 대책은 냉각 능력을 향상시키고 및/또는 필요한 설치 공간을 감소시키고, 또한 체적 에너지 밀도 상에 유리한 영향을 준다. The measures described improve the cooling capacity and / or reduce the required installation space and also have a beneficial effect on the volumetric energy density.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 더 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1은 상부로부터의 사시도로 본 발명에 따른 전지를 도시하고;
도 2는 도 1의 II - II 선에 대응하는 횡단면도로 전지를 도시하고;
도 3은 정면도로 전지를 도시하고;
도 4는 하측으로부터의 사시도로 전지를 도시하고;
도 4a는 도 4의 IVa - IVa선에 대응하는 횡단면도로 전지를 도시하고;
도 4b는 도 4a와 유사한 횡단면도로 하나의 실시형태의 전지와 하우징을 도시하고;
도 5는 사시도로 전지의 전지 모듈을 도시하고;
도 6은 하부로부터의 사시도로 이 전지 모듈을 도시하고;
도 7은 사시도로 전지 셀의 적층체를 도시하고;
도 8은 측면도로 이 적층체를 도시하고;
도 9는 사시도로 전지 모듈의 전지 셀의 적층체를 도시하고;
도 10은 도 9의 X - X에 대응하는 횡단면도로 전지 모듈을 도시하고;
도 11은 도 10과 유사한 횡단면도로 전지 모듈의 세부를 도시한다.1 shows a cell according to the invention in a perspective view from above;
FIG. 2 shows a cell in cross section corresponding to line II-II in FIG. 1;
3 shows the cell in front view;
4 shows the battery in a perspective view from below;
4A shows the cell in a cross-sectional view corresponding to lines IVa-IVa in FIG. 4;
4B shows a cell and housing of one embodiment in a cross-sectional view similar to FIG. 4A;
5 shows a battery module of a battery in a perspective view;
6 shows this battery module in a perspective view from below;
7 shows a stack of battery cells in a perspective view;
8 shows this laminate in side view;
9 shows a stack of battery cells of a battery module in a perspective view;
10 shows the battery module in a cross-sectional view corresponding to X-X in FIG. 9;
FIG. 11 shows a detail of the battery module in a cross-sectional view similar to FIG. 10.

본 실시형태의 재충전 가능한 전지(1)는 7 개의 전지 모듈(2)을 구비하고, 각 전지 모듈(2)은 병치되는 체결된 전지 셀(5)의 2 개의 적층체(3, 4)를 갖는다. 각각의 전지 모듈(2)의 적층체(3, 4)는, 예를 들면, 알루미늄 또는 플라스틱으로 제작되는 2 개의 구조적으로 강성의 파형 플레이트(6) 사이에 배치되고, 이 플레이트(6)는 다이캐스팅된 부품으로부터 조성될 수 있다. 플레이트(6) 자체는 전지(1)의 전방면 및 후방면 상의 2 개의 유지 플레이트(7, 8) 사이에 고정되고, 전방면 상의 유지 플레이트(7)는 고정 나사(9)에 의해 후방면 상의 유지 플레이트(8)에 견고하게 연결된다. 고정 나사(9)는 플레이트(6)의 영역 내에 배치된다. 유지 플레이트(7, 8)와 함께, 플레이트(6)는 전지 모듈(2)을 위한 홀딩 프레임(10)을 형성한다. 유지 플레이트(7, 8)는 중량을 가능한 한 최소로 유지하기 위해 개구를 구비한다. 고정 나사(9) 사이에 한정된, 적층 방향(y)에서 본, 간극은, 전지 셀(5)이 전지(1)의 내용연수를 위한 본질적으로 일정한 특정의 프리텐션 힘으로 정확한 위치에 설치되는 것을 보장한다. 예를 들면 발포체로 제작된 탄성 절연층(6a)은 각각의 플레이트(6)와 인접하는 전지 셀(5) 사이에 배치되고, 또 압력이 균일하고 부드럽게 분포될 수 있게 한다. The rechargeable battery 1 of this embodiment is provided with seven battery modules 2, and each battery module 2 has two stacks 3 and 4 of fastened battery cells 5 juxtaposed. . The stacks 3, 4 of each battery module 2 are arranged between two structurally rigid corrugated plates 6, for example made of aluminum or plastic, which plate 6 is die casted. Can be formulated from the component. The plate 6 itself is fixed between two retaining plates 7, 8 on the front and rear surfaces of the battery 1, and the retaining plate 7 on the front surface is fastened on the rear surface by means of fastening screws 9. It is firmly connected to the retaining plate 8. The fastening screw 9 is arranged in the region of the plate 6. Together with the retaining plates 7, 8, the plate 6 forms a holding frame 10 for the battery module 2. The retaining plates 7, 8 have openings to keep the weight as small as possible. The gap, seen in the stacking direction y, defined between the fastening screws 9, ensures that the battery cells 5 are installed in the correct position with a particular constant pretension force for the useful life of the battery 1. To ensure. For example, an elastic insulating layer 6a made of foam is disposed between each plate 6 and the adjacent battery cells 5, and allows the pressure to be evenly and smoothly distributed.

전지(1)는 저부 플레이트(11)에 의해 하측으로부터 실링된다.The battery 1 is sealed from the bottom by the bottom plate 11.

장착 프레임(10)을 포함하는 전지(1)는 하우징(12) 내에 배치되고, 냉각 공기는 하우징(12)과 전지(1) 사이에 조성된 경로를 유동한다. 냉각 공기류를 안내하기 위해, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 유동 안내 표면(13)이 하우징 플로어(12a) 내에 통합된다.The battery 1 including the mounting frame 10 is disposed in the housing 12, and cooling air flows in a path established between the housing 12 and the battery 1. To guide the cooling air flow, as shown in FIGS. 2 and 4, a flow guide surface 13 is integrated into the housing floor 12a.

각각의 전지 셀(5)은 플라스틱 케이싱(14)에 의해 캡슐화되고, 플라스틱 케이싱(14)은 대략 셀 중간 평면(15)의 영역 내에서 실링 목적을 위해 좁은 측면(5a)을 따라 돌출하는 실링 시임(16)을 갖는다. 각각의 경우 적층체(3, 4)의 인접하는 전지 셀(5)의 실링 시임(16) 사이에 공간(17)이 한정된다. Each battery cell 5 is encapsulated by a plastic casing 14, which is a sealing seam that protrudes along the narrow side surface 5a for sealing purposes within the region of the cell intermediate plane 15. Has 16. In each case a space 17 is defined between the sealing seams 16 of the adjacent battery cells 5 of the stacks 3, 4.

설치 공간을 절약하기 위해, 병치되는 각각의 전지 모듈(2)의 2 개의 적층체(3, 4)는 중첩되도록, 그리고 서로에 대해 옵셋되도록 조성된다. 옵셋(V)은 전지 셀(5)의 두께(D)의 약 1/2이다. 하나의 적층체(3, 4)의 전지 셀(5)의 실링 시임(16)은 다른 적층체(3, 4)의 2 개의 인접하는 전지 셀(5)의 실링 시임(16)에 의해 한정되는 공간(17) 내로 돌출한다. 이러한 방식으로, 공간(17)은 실링 시임(16)의 일부를 수용하는 것에 의해 적어도 부분적으로 사용될 수 있다. 이것은 구축된 공간 및 체적 에너지 밀도 상에 매우 유리한 효과를 갖는다. 2 개의 적층체(3, 4) 사이의 옵셋(V)은 전지(1)의 종방향 중간 평면(1a)의 영역 내에 단차부(24)를 조성한다는 것을 의미한다.In order to save installation space, the two stacks 3, 4 of each battery module 2 juxtaposed are formulated to overlap and offset with respect to each other. The offset V is about one half of the thickness D of the battery cell 5. The sealing seam 16 of the battery cells 5 of one laminate 3, 4 is defined by the sealing seam 16 of two adjacent battery cells 5 of the other laminates 3, 4. It protrudes into space 17. In this way, the space 17 can be used at least in part by receiving a portion of the sealing seam 16. This has a very beneficial effect on the constructed space and volumetric energy density. The offset V between the two stacks 3, 4 means that the step 24 is formed in the region of the longitudinal intermediate plane 1a of the battery 1.

U자형 및 Y자형 셀 커넥터(19, 20)를 통해 상호 연결되는 셀 단자(18)는 상부의 좁은 측면(5a) 상에서 플라스틱 케이싱(14)으로부터 돌출한다. 셀 커넥터(19, 20)와 셀 단자(18) 사이의 연결은 클린칭(clinching) 공정에서 하나 또는 복수의 클린치 포인트(21a)를 구비하는 클린치 연결(21)로서 조성될 수 있다. 이것은, 다중 연결점 뿐만 아니라 추가의 구조 요소 없이 기밀의 캡슐화된 연결점 및 상이한 재료(구리와 알루미늄 및 반대의 경우도 마찬가지)를 구비하는 셀 단자(18)의 간단한 접촉으로 인한 장기간의 부식 방지 연결의 결과로서, 특히 고전류 통전 능력을 촉진한다. 2 개 내지 4 개의 시트가 클린칭에 의해 동일한 공구로 전기적으로 상호 연결될 수 있고, 재료로서 0.1 mm 내지 0.5 mm의 벽 두께를 가진 구리, 알루미늄 및 강이 특히 적합하다. 그 결과, 필요한 경우, 셀 전압 모니터링 케이블(22)이 클린칭 공정의 추가의 작업에서 동시에 셀 커넥터(19, 20)를 구비하는 셀 단자(18)에 연결될 수 있다. 클린치 연결(21)의 클린치 포인트(21a)의 위치는, 예를 들면, 레이저 용접되는 연결부의 경우에 비해 더 변화될 수 있으므로 비교적 큰 공차 보상 능력이 얻어진다. 병렬의 다목적 공구를 사용하면 관련되는 재료 벽 두께, 프레스 힘 등과 같은 소수의 쉽게 제어할 수 있는 입력 변수만으로 더 큰 제작 공정을 위한 더 간단하고 비용 효율적인 제작이 가능하다. 냉각 공기 체널(27) 내로 돌출하는 클린치 포인트(21a)는 전지(1)의 열을 소산하는 표면 영역을 증가시키고, 이것은 셀 단자(18)의 직접 공기 냉각의 경우에 매우 중요하다는 사실이다. 돌출하는 클린치 포인트(21a)는 또한 난류를 증대시키는 원인이 되고, 이것은 특히 공기 냉각의 경우에 열전달을 향상시킨다. 그 결과, 냉각에 미치는 클린치 포인트(21a)의 긍정적 효과는 또한 설치 공간의 효율적 활용의 결과로서 체적 에너지 밀도의 증가의 원인이 된다.The cell terminals 18, which are interconnected via the U- and Y-shaped cell connectors 19 and 20, project from the plastic casing 14 on the upper narrow side surface 5a. The connection between the cell connectors 19 and 20 and the cell terminal 18 may be formed as a clinch connection 21 having one or a plurality of clinch points 21a in a clinching process. This is the result of long term anti-corrosion connections due to the simple contact of the cell terminals 18 with airtight encapsulated connections and different materials (copper and aluminum and vice versa), as well as multiple connection points as well as additional structural elements. In particular, it promotes high current carrying capacity. Two to four sheets can be electrically interconnected with the same tool by clinching, copper, aluminum and steel having a wall thickness of 0.1 mm to 0.5 mm as materials as is particularly suitable. As a result, if necessary, the cell voltage monitoring cable 22 can be connected to the cell terminal 18 having the cell connectors 19, 20 simultaneously in further work of the clinching process. The position of the clinch point 21a of the clinch connection 21 can be changed further, for example, than in the case of a laser welded connection, so that a relatively large tolerance compensation capability is obtained. The multi-purpose tool in parallel allows simpler and more cost-effective fabrication for larger fabrication processes with only a few easily controllable input variables, such as the associated material wall thickness, press force, etc. The clinch point 21a protruding into the cooling air channel 27 increases the surface area dissipating heat of the cell 1, which is very important in the case of direct air cooling of the cell terminal 18. The protruding clinch points 21a also cause to increase turbulence, which improves heat transfer, particularly in the case of air cooling. As a result, the positive effect of the clinch point 21a on the cooling also causes an increase in the volume energy density as a result of the efficient utilization of the installation space.

특히 우수한 체적 에너지 밀도를 달성하기 위해, 전지 셀(5)을 가능한 한 상호 접근하여 위치시키는 것이 필요하다. 또한, 인접하는 전지 셀(5)의 열적 과부하의 경우에 "도미노 효과"의 발생을 방지하도록 열적 및 전기적 절연층(23), 예를 들면, 가능한 한 얇은 절연 포일이 전지 셀(5) 사이에 배치된다.In order to achieve particularly good volumetric energy density, it is necessary to position the battery cells 5 as closely as possible. In addition, a thermal and electrical insulating layer 23, for example as thin as possible, is provided between the battery cells 5 so as to prevent the occurrence of a “domino effect” in the event of thermal overload of adjacent battery cells 5. Is placed.

동시에, 공간(17)은 냉각 공기 체널(26, 27)을 형성한다. 본 공간(17)은 2 개의 적층체(3, 4)의 중첩(25) 영역, 즉 전지(1)의 종방향 중간 평면(1a)의 영역 내에 제 1 냉각 공기 체널(26)을 형성하고, 상기 체널은 전지(1)의 수직축(z)의 방향으로 배치된다. 실링 시임(16)은 공기의 흐름을 위한 유동 안내 표면 및 열을 소산하는 표면을 형성한다. 제 2 냉각 공기 체널(27)은 수직축(z) 및 적층 방향(y)에 직각인 횡단축(x)의 방향으로 전지 셀(5)의 상측면 상의 공간(17)에 의해 셀 단자(18)의 영역 내에 형성된다.At the same time, the space 17 forms the cooling air channels 26, 27. This space 17 forms the first cooling air channel 26 in the region of overlap 25 of the two laminates 3, 4, ie the region of the longitudinal intermediate plane 1a of the battery 1, The channel is arranged in the direction of the vertical axis z of the battery 1. Sealing seam 16 forms a flow guide surface for the flow of air and a surface that dissipates heat. The second cooling air channel 27 is the cell terminal 18 by the space 17 on the upper side of the battery cell 5 in the direction of the vertical axis z and the transverse axis x perpendicular to the stacking direction y. Is formed in the region of.

제 1 및 제 2 냉각 공기 체널(26, 27)은 전지(1)의 냉각을 위한 폐쇄형 냉각 공기 회로(28)의 일부이고, 본 냉각 공기 회로(28)는 적어도 하나의 냉각 공기 팬(29) 및 적어도 하나의 열교환기(30)를 갖는다. The first and second cooling air channels 26, 27 are part of a closed cooling air circuit 28 for cooling the cell 1, wherein the cooling air circuit 28 is at least one cooling air fan 29. ) And at least one heat exchanger (30).

도 4a에 개략적으로 도시된 실시형태에서, 하우징(12)은 냉각 공기 유입 경로(31) 및 냉각 공기 유출 경로(32)를 구비하고, 여기서 냉각 공기 유입 경로(31) 및 냉각 공기 유출 경로(32)는 전지(1)의 동일한 제 1 종방향 측면(1a)(전방면)의 영역 내에 배치된다. 냉각 공기 팬(29) 및 열교환기(30)로부터 오는 냉각 공기는 하우징(12) 내로 운반되어, 도 4a의 화살표(S)에 대응하는 냉각 공기 유입 경로(31)를 통해, 전지(1)의 상측면(1b)의 영역에서 전지 셀(5)의 셀 단자(18)의 영역 내의 제 2 냉각 공기 체널(27)를 통해, 제 1 종방향 측면(1a)으로부터 멀어지는 방향으로 대면하는 전지의 제 2 종방향 측면(1c)(후방면)으로 운반된다. 공기의 일부(S1)는 전지(1)의 제 2 종방향 측면(1c)과 하우징(12) 사이를 통해 전지(1)의 하측면(1d)으로 유동하고, 전지(1)의 베이스 플레이트(11)와 하우징(12) 사이에 형성된 메인 컬렉터(33) 내에서 하측면(1d)의 영역 내에서 전지(1)의 제 1 종방향 측면(1a)으로, 또한 냉각 공기 유출 경로(32)로 역류한다. 냉각 공기의 추가의 부분(S2)은 전지 셀(5)로부터 2 개의 적층체(3, 4) 사이의 제 1 냉각 공기 체널(26)을 통해 전지(1)의 하측면(1d)으로 유동하여, 또한 메인 컬렉터(33)에 도달한다.In the embodiment shown schematically in FIG. 4A, the housing 12 has a cooling air inlet path 31 and a cooling air outlet path 32, where the cooling air inlet path 31 and the cooling air outlet path 32 are provided. ) Is disposed in the region of the same first longitudinal side face 1a (front face) of the battery 1. Cooling air coming from the cooling air fan 29 and the heat exchanger 30 is carried into the housing 12 and through the cooling air inlet path 31 corresponding to the arrow S in FIG. Through the second cooling air channel 27 in the region of the cell terminal 18 of the battery cell 5 in the region of the upper side 1b, the battery of the battery facing in a direction away from the first longitudinal side face 1a. It is carried to two longitudinal side surfaces 1c (rear side). Part of the air S1 flows between the second longitudinal side face 1c of the battery 1 and the housing 12 to the lower side 1d of the battery 1, and the base plate of the battery 1 ( 11 to the first longitudinal side 1a of the battery 1 and also to the cooling air outlet path 32 in the region of the lower side 1d in the main collector 33 formed between the housing 12. Reflux. An additional portion S2 of cooling air flows from the battery cell 5 through the first cooling air channel 26 between the two stacks 3, 4 to the lower side 1d of the battery 1. And also reaches the main collector 33.

그러므로, 냉각 공기는 제 2 냉각 공기 체널(27)을 통해 유동하고, 셀 단자(18) 및 셀 커넥터(19, 20)를 냉각한다. 그 후, 일부의 냉각 공기는 제 1 냉각 공기 체널(26)에 도달하고, 이 제 1 냉각 공기 체널(26)는 수직축(z)의 방향으로 하방으로 냉각 공기를 안내한다. 공기는 전지(1)의 모든 공동부 및 공간(17)을 통해 유동하고, 축적된 열이 추출된다. 나머지 냉각 공기는 전지(1)의 제 1 종방향 측면(1a)(전방면) 상의 유지 플레이트(8)와 하우징(12) 사이에서 하우징(12)의 하우징 플로어(12a)로 유동하고, 이곳에서 유동 안내 표면(13)에 의해 차량의 종방향 중간 평면(ε)으로 안내되어 수집된다. 다음에 냉각 공기는 냉각 공기 유출 경로(32)를 통해 하우징(12)으로부터 배출되고, 열교환기(30) 내에서 냉각된 후에 전지(1)의 폐쇄형 냉각 회로(28) 내로 다시 공급된다.Therefore, cooling air flows through the second cooling air channel 27 and cools the cell terminals 18 and the cell connectors 19 and 20. Then, some cooling air reaches the 1st cooling air channel 26, and this 1st cooling air channel 26 guides cooling air downward in the direction of the vertical axis z. Air flows through all the cavities and spaces 17 of the battery 1 and the accumulated heat is extracted. The remaining cooling air flows between the housing plate 12 and the retaining plate 8 on the first longitudinal side 1a (front side) of the cell 1 to the housing floor 12a of the housing 12, where It is guided and collected by the flow guide surface 13 into the longitudinal intermediate plane ε of the vehicle. The cooling air is then discharged from the housing 12 via the cooling air outlet path 32, cooled in the heat exchanger 30 and then fed back into the closed cooling circuit 28 of the cell 1.

도 4b에 도시된 바와 같이, 냉각 공기 팬(29) 및 열교환기(30)는 전지(1)의 하우징(12) 내에 배치될 수도 있고, 상기 하우징은 기밀하게 실링된다. 도시된 실시형태에서, 냉각 공기 팬은 열교환기(30)로부터 상류에 배치되는 2 개의 송풍기를 구비한다. 열교환기(30)는 공기/물 열교환기로서 조성되고, 냉각수 공급원 및 배수 라인(34, 35)은 열교환기(30)에 연결된다. 냉각 공기(S)를 위한 유동 안내 표면은 도면부호 36으로 표시된다.As shown in FIG. 4B, the cooling air fan 29 and the heat exchanger 30 may be arranged in the housing 12 of the cell 1, which is hermetically sealed. In the embodiment shown, the cooling air fan has two blowers disposed upstream from the heat exchanger 30. The heat exchanger 30 is configured as an air / water heat exchanger, and the cooling water source and the drain lines 34 and 35 are connected to the heat exchanger 30. The flow guide surface for the cooling air S is indicated by reference numeral 36.

Claims (11)

재충전 가능한 전지(1), 바람직하게는 전기 차량용의 특히 고전압 전지로서, 배터리 셀(5)의 적어도 2 개의 적층체(3, 4)는 적층 방향(y)으로 정렬하여 병치(side-by-side)되고, 상기 적층체(3, 4)는 하우징(12) 내에 병치되고, 냉각 공기는 상기 하우징(12) 내에서 상기 적층 방향에 대해 횡단 방향으로 배치되는 냉각 공기 체널(26, 27)을 통해 유동할 수 있고, 상기 냉각 공기 체널(26, 27)은 상기 전지(1)를 냉각시키기 위한 폐쇄형 냉각 공기 회로(28)의 일부이고, 바람직하게 상기 냉각 공기 회로(28)는 적어도 하나의 냉각 공기 팬(29) 및 적어도 하나의 열교환기(30)을 갖고, 적어도 하나의 전지 셀(5)은 플라스틱 셀 케이싱(14)에 의해 캡슐화되고, 상기 플라스틱 셀 케이싱(14)은 상기 전지 셀(5)의 좁은 측면(5a)을 따라 연장하도록 배치되는, 바람직하게는 상기 셀 중간 평면(15)의 영역 내에서 돌출하는 실링 시임(16)를 갖고, 공간(17)이 상기 적층체(3, 4)의 인접하는 전지 셀(5)의 각각의 시일 시임(seal seams; 16) 사이에 한정되는, 재충전 가능한 전지.As a rechargeable battery 1, preferably a particularly high voltage battery for an electric vehicle, at least two stacks 3, 4 of the battery cells 5 are aligned side-by-side in the stacking direction y. ), The laminates 3, 4 are juxtaposed in the housing 12, and cooling air is passed through the cooling air channels 26, 27 disposed in the housing 12 in a transverse direction with respect to the stacking direction. And the cooling air channels 26, 27 are part of a closed cooling air circuit 28 for cooling the cell 1, preferably the cooling air circuit 28 is at least one cooling. Having an air fan 29 and at least one heat exchanger 30, at least one battery cell 5 is encapsulated by a plastic cell casing 14, the plastic cell casing 14 being the battery cell 5. Is arranged to extend along the narrow side 5a of the cell, preferably the cell intermediate plane 15 Has a sealing seam 16 protruding in the region of (), and a space 17 is defined between each seal seams 16 of adjacent battery cells 5 of the stacks 3, 4. Rechargeable battery. 제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 제 1 냉각 공기 체널(26)은 상기 전지(1)의 수직축(z)의 방향으로 배치되고, 적어도 하나의 제 2 냉각 공기 체널(27)은 상기 수직축(z)에 직각으로, 그리고 상기 적층 방향(y)에 대해 직각으로 조성되는 상기 전지(1)의 횡단축(x)의 방향으로 배치되는, 재충전 가능한 전지.The method according to claim 1,
At least one first cooling air channel 26 is disposed in the direction of the vertical axis z of the cell 1, at least one second cooling air channel 27 is perpendicular to the vertical axis z, and A rechargeable battery disposed in the direction of the transverse axis (x) of the battery (1) which is formed at a right angle to the stacking direction (y). 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 공간(17)은 제 1 및/또는 제 2 냉각 공기 체널(25, 26)을 조성하는, 재충전 가능한 전지. 3. The method according to claim 1 or 2,
The space (17) forms a first and / or second cooling air channel (25, 26). 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나의 적층체(3, 4)의 전지 셀(5)의 적어도 하나의 실링 시임(16)은 상기 다른 적층체(4, 3)의 2 개의 인접하는 전지 셀(5)의 실링 시임(16)에 의해 한정되는 공간(17) 내로 돌출하는, 재충전 가능한 전지.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
At least one sealing seam 16 of the battery cells 5 of the one stack 3, 4 is a sealing seam 16 of two adjacent battery cells 5 of the other stack 4, 3. A rechargeable battery protruding into the space 17 defined by. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공간(17)과 경계를 이루거나 상기 공간(17) 내로 돌출하는 상기 시일 시임(16)은 상기 냉각 공기류를 위한 안내 표면을 형성하는, 재충전 가능한 전지.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The seal seam (16) bordering or protruding into the space (17) forms a guide surface for the cooling air flow. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
2 개의 인접하는 전지 셀(5)을 전기적으로 연결하기 위한, 바람직하게는 U자형 프로파일 또는 Y자형 프로파일을 갖는, 적어도 하나의 셀 커넥터(19, 20)는 제 2 냉각 공기 체널(27) 내로 돌출하는, 재충전 가능한 전지.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
At least one cell connector 19, 20, having a U-shaped or Y-shaped profile, for electrically connecting two adjacent battery cells 5, projects into the second cooling air channel 27. Rechargeable battery made. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징(12)은 적어도 하나의 냉각 공기 유입 경로(31) 및 적어도 하나의 냉각 공기 유출 경로(32)를 구비하고, 바람직하게 상기 냉각 공기 유입 경로(31) 및 냉각 공기 유출 경로(32)는 상기 전지(1)의 동일한 상기 제 1 종방향 측면(1a)의 영역 내에 배치되는, 재충전 가능한 전지.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
The housing 12 has at least one cooling air inlet path 31 and at least one cooling air outlet path 32, preferably the cooling air inlet path 31 and the cooling air outlet path 32 are A rechargeable battery, disposed in the same region of the first longitudinal side (1a) of the battery (1). 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각 공기 유입 경로(31)로부터 오는 상기 냉각 공기는 상기 전지(1)의 상측면의 영역 내에서 상기 전지 셀(5)의 셀 단자(18)의 영역 내에서 상기 제 2 냉각 공기 체널(27)를 통해 운반되고, 상기 제 1 종방향 측면으로부터 멀어지는 방향으로 대면하는 상기 전지(1)의 제 2 종방향 측면으로 적어도 부분적으로 운반되고, 상기 전지(1)의 제 2 종방향 측면과 상기 하우징(12) 사이를 통해 상기 전지(1)의 하측면으로, 그리고 상기 전지(1)의 베이스 플레이트(11)와 상기 하우징(12) 사이의 상기 전지(1)의 하측면으로, 상기 전지(1)의 제 1 종방향 측면(1a)으로, 그리고 상기 냉각 공기 유출 경로(32)로 운반되는, 재충전 가능한 전지.8. The method according to any one of claims 1 to 7,
The cooling air coming from the cooling air inflow path 31 passes through the second cooling air channel 27 in the region of the cell terminal 18 of the battery cell 5 in the region of the upper side of the battery 1. Is carried through), and is at least partially carried to the second longitudinal side of the battery 1 facing in a direction away from the first longitudinal side, the second longitudinal side of the battery 1 and the housing To the lower side of the battery 1 through the (12) and to the lower side of the battery 1 between the base plate 11 of the battery 1 and the housing 12, the battery (1) And a first conveying side (1a) and into the cooling air outlet path (32). 제 8 항에 있어서, 상기 냉각 공기의 적어도 일부는 상기 제 2 냉각 공기 체널(27)로부터 상기 제 1 냉각 공기 체널(26)을 통해 상기 전지(1)의 하측면(1d)으로, 그리고 상기 전지(1)의 베이스 플레이트(11)와 상기 하우징(12) 사이의 상기 전지(1)의 하측면(1d)으로, 상기 전지(1)의 제 1 종방향 측면(1a)으로, 그리고 상기 냉각 공기 유출 경로(32)로 안내되는, 재충전 가능한 전지.The method of claim 8, wherein at least a portion of the cooling air passes from the second cooling air channel 27 to the lower side 1d of the battery 1 through the first cooling air channel 26, and the battery. To the bottom side 1d of the battery 1 between the base plate 11 and the housing 12 of 1, to the first longitudinal side 1a of the battery 1, and to the cooling air A rechargeable battery guided to the outflow path 32. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
적어도 하나의 메인 컬렉터(33)가 상기 전지(1)의 베이스 플레이트(11)와 상기 하우징(12) 사이에 조성되고, 바람직하게 상기 메인 컬렉터(33)는 상기 베이스 플레이트(11) 상의 및/또는 상기 유동에 대해 종방향으로 조성되는 상기 하우징(12) 상의 핀(fin)에 의해 조성되는 적어도 하나의 유동 안내 표면(13)을 갖는, 재충전 가능한 전지.10. The method according to claim 8 or 9,
At least one main collector 33 is formed between the base plate 11 of the battery 1 and the housing 12, preferably the main collector 33 is on and / or on the base plate 11. A rechargeable battery having at least one flow guide surface (13) formed by a fin on the housing (12) that is formed longitudinally with respect to the flow. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각 공기 팬(29) 및/또는 상기 열교환기(30)는 상기 하우징(12) 내에 배치되는, 재충전 가능한 전지.11. The method according to any one of claims 1 to 10,
The cooling air fan (29) and / or the heat exchanger (30) are disposed in the housing (12).
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